(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留する貯留部と、
所定の方向に回転しつつ前記貯留部から現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持する担持面を有し、前記トナー層のトナーを所定の像担持体に供給して前記所定の像担持体上にトナー像を現像するトナー担持体と、
前記現像剤担持体および前記トナー担持体を回転させる駆動源と、
前記トナー担持体が前記所定の像担持体上に前記トナー像を現像する現像時に電圧値が第１電圧値で周波数が第１周波数である第１バイアスを前記トナー担持体に印加する印加手段と、
前記トナー担持体が前記所定の像担持体上に前記トナー像を現像しない非現像時において、前記担持面上に残留している残留トナーを該担持面から剥離させる剥離手段と、
前記非現像時において、前記トナー担持体の前記担持面に付着した付着物を除去する除去制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記除去制御を行うにあたり、まず、前記剥離手段を制御して前記残留トナーを前記担持面から剥離させて前記像担持体に移動させる電位差を、前記トナー担持体と前記像担持体との間に生じさせる剥離制御と、
次に、前記駆動源を制御して前記現像剤担持体および前記トナー担持体を回転させることにより前記現像剤層を前記担持面に接触させつつ、前記印加手段を制御して、前記第１バイアスのうち、少なくとも前記電圧値を前記第１電圧値よりも高い第２電圧値、または前記周波数を前記第１周波数よりも高い第２周波数とした第２バイアスを前記トナー担持体に印加させる衝突制御と、
前記駆動源によって前記現像剤担持体および前記トナー担持体を回転させつつ、前記現像剤担持体に担持されている現像剤層を前記担持面上の付着物に接触させることで、前記付着物を前記担持面から掻き取る掻き取り制御と、を実行する現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記制御部は、前記電圧値が前記第２電圧値とされ、かつ前記周波数が前記第２周波数とされた前記第２バイアスが前記トナー担持体に印加されるように前記印加手段を制御する現像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像装置において、
さらに、前記現像剤担持体の回転方向から見て前記トナー担持体よりも上流側に位置して、前記現像剤担持体上の前記現像剤層の層厚を規制する規制部材を含み、
前記制御部は、印字率が低い前記トナー像が現像された後に前記除去制御を行う現像装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の現像装置において、
前記印加手段は、前記トナー担持体に前記第１バイアスを印加して前記トナー担持体と前記現像剤担持体との間で電位差を生じさせることで前記現像剤層からトナーを前記担持面に移動させ、
前記トナーは、該トナーに帯電性を付与する外添剤を有し、
前記付着物は、前記トナーから剥がれた前記外添剤である現像装置。
【請求項５】
トナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を現像する現像装置と、
前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、
前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部と、
を備え、
前記現像装置として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置が用いられている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像装置を含む。
【０００３】
現像装置は、主要な構成要素として、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ貯留する貯留部と、貯留部から現像剤を受け取って現像剤層（いわゆる磁気ブラシ層）を担持する磁気ローラと、磁気ローラとの間の電位差に基づいて磁気ブラシ層からトナーを担持面上に受け取って担持し、次に、そのトナーを像担持体との間の電位差に基づいて像担持体に供給する現像ローラとを含む。
【０００４】
上記構成の現像装置では、該現像装置の長期間にわたる使用や高印字率で連続的に印字動作を行うことに起因して、現像ローラの担持面上に薄膜状の付着物が形成され易い。付着物はトナーやトナーの外添剤等である。付着物が担持面上に形成されると、担持面の抵抗が上昇し、該担持面に電荷が溜まる。そのため、見かけ上の電圧が上がってしまう。これにより、現像ローラと磁気ローラとの間の電位差が小さくなって、現像ローラは磁気ローラからトナーを十分に受け取ることができない。その結果、像担持体上に形成されるトナー像の濃度が低下するという問題が発生する。
【０００５】
上記した問題では、トナー像の濃度低下を抑制するために、現像ローラの担持面上の付着物を除去する必要がある。そのような技術として、特許文献１のものが知られている。特許文献１の現像装置は、非現像動作時において磁気ローラの回転速度を現像動作時よりも小さくしたり現像ローラと磁気ローラとの間の距離を現像動作時よりも小さくしたりすることで、磁気ローラ上の磁気ブラシ層を付着物に強く接触させて、付着物の除去を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４８９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の現像装置は、付着物を除去するための専用の部材を別途採用していないものの、単に、磁気ローラの回転速度を変更したり現像ローラと磁気ローラとの間の距離を変更したりするだけでは、特に付着物の層厚が大きい場合、付着物を除去することが難しいと考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、トナー担持体上に形成された付着物を、付着物の層厚が大きい場合であっても容易に除去することが可能な現像装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、トナーおよびキャリアを含む現
像剤を貯留する貯留部と、所定の方向に回転しつつ前記貯留部から現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持する担持面を有し、前記トナー層のトナーを所定の像担持体に供給して前記所定の像担持体上にトナー像を現像するトナー担持体と、前記現像剤担持体および前記トナー担持体を回転させる駆動源と、前記トナー担持体が前記所定の像担持体上に前記トナー像を現像する現像時に電圧値が第１電圧値で周波数が第１周波数である第１バイアスを前記トナー担持体に印加する印加手段と、前記トナー担持体が前記所定の像担持体上に前記トナー像を現像しない非現像時において、前記担持面上に残留している残留トナーを該担持面から剥離させる剥離手段と、前記非現像時において、前記トナー担持体の前記担持面に付着した付着物を除去する除去制御を行う制御部とを含む。前記制御部は、前記除去制御を行うにあたり、まず、前記剥離手段を制御して前記残留トナーを前記担持面から剥離させて前記像担持体に移動させる電位差を、前記トナー担持体と前記像担持体との間に生じさせる剥離制御と、次に、前記駆動源を制御して前記現像剤担持体および前記トナー担持体を回転させることにより前記現像剤層を前記担持面に接触させつつ、前記印加手段を制御して、前記第１バイアスのうち、少なくとも前記電圧値を前記第１電圧値よりも高い第２電圧値、または前記周波数を前記第１周波数よりも高い第２周波数とした第２バイアスを前記トナー担持体に印加させる衝突制御と、前記駆動源によって前記現像剤担持体および前記トナー担持体を回転させつつ、前記現像剤担持体に担持されている現像剤層を前記担持面上の付着物に接触させることで、前記付着物を前記担持面から掻き取る掻き取り制御と、を実行する。
【００１０】
本発明に係る現像装置によれば、制御部は、トナー担持体の担持面に付着した付着物を除去する除去制御を行うにあたり、まず、剥離手段を制御して担持面上の残留トナーを剥離させる。これにより、担持面上の付着物は、残留トナーによって覆われた状態が解消されて露出する。
【００１１】
次に、制御部は、電圧値が第２電圧値または周波数が第２周波数とされた第２バイアスをトナー担持体に印加する。電圧値を第１電圧値よりも高い第２電圧値とした場合、担持面と現像剤担持体上の現像剤層との間の電界強度が現像時よりも大きくなる。これにより、現像剤層中のトナーを付着物に強く衝突させることができるので、付着物は担持面から剥がれやすい状態となる。また、周波数を第１周波数よりも高い第２周波数とした場合、現像剤層中のトナーが担持面と現像剤層との間で往復移動する往復回数が現像時よりも増加する。これにより、現像剤層中のトナーを付着物に衝突させることができる回数が増加するので、付着物は担持面から剥がれやすい状態となる。
【００１２】
上記のように担持面から露出し、かつ担持面から剥がれやすい状態となった付着物に対して現像剤層が現像剤担持体の回転に伴って接触すると、付着物は現像剤層によって容易に担持面から掻き取られる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態では、前記制御部は、前記電圧値が前記第２電圧値とされ、かつ前記周波数が前記第２周波数とされた前記第２バイアスが前記トナー担持体に印加されるように前記印加手段を制御する。
【００１４】
この構成によれば、電圧値が第２電圧値とされ、かつ周波数が第２周波数とされた第２バイアスが非現像時にトナー担持体に印加されるので、衝突強度の高いトナーを付着物に多数回衝突させることができるという相乗効果が得られる。これにより、付着物を担持面から一層容易に掻き取ることができる。
【００１５】
本発明の他の好ましい実施形態では、さらに、前記現像剤担持体の回転方向から見て前記トナー担持体よりも上流側に位置して、前記現像剤担持体上の前記現像剤層の層厚を規制する規制部材を含み、前記剥離手段は、前記残留トナーを前記担持面から剥離させて外部に排出する手段であり、前記制御部は、印字率が低い前記トナー像が現像された後に前記除去制御を行う。
【００１６】
現像剤担持体が受け取った現像剤は、低印字率の現像動作時のほうが高印字率の現像動作時よりも規制部材によって規制される機会が多く、その分、規制時のストレスに曝される。そのため、現像剤は低印字率の現像動作時において劣化しやすい。劣化した現像剤では、良好な画質のトナー像を得ることができない。しかしながら、上記構成によれば、制御部による除去制御は低印字率の現像動作の後に行われるので、担持面上の残留トナーに含まれる劣化したトナーを外部に排出することができる。これにより、劣化したトナーが現像に用いられる量を低減することができる。
【００１７】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記剥離手段は前記印加手段で構成されており、前記印加手段は、前記トナー担持体と前記所定の像担持体との間で電位差を生じさせることで前記残留トナーを前記担持面から前記所定の像担持体に移動させる。
【００１８】
この構成によれば、剥離手段は印加手段から構成されているので、残留トナーを非現像時において除去するための専用の部材を別途用いる必要がない。
【００１９】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記印加手段は、前記トナー担持体に前記第１バイアスを印加して前記トナー担持体と前記現像剤担持体との間で電位差を生じさせることで前記現像剤層からトナーを前記担持面に移動させ、前記トナーは、該トナーに帯電性を付与する外添剤を有し、前記付着物は、前記トナーから剥がれた前記外添剤である。
【００２０】
トナーに帯電性を付与する外添剤が剥がれて担持面に付着すると、担持面の抵抗が上昇し、担持面に電荷が溜まる。そのため、現像時において、トナー担持体に印加されている第１バイアスが見かけ上変動し、トナー担持体と現像剤担持体との間の電位差が小さくなる。電位差が小さくなると、現像剤層からトナーが担持面に十分に移動せず、十分な層厚のトナー層が形成され難い。しかしながら、本発明に係る現像装置は、制御部による除去制御によって付着物を除去することができるので、担持面上に十分な層厚のトナー層を形成することができる。これにより、トナー像のトナー濃度低下が防止される。
【００２１】
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を現像する現像装置と、前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が用いられている。
【００２２】
本発明に係る画像形成装置は、トナー担持体に付着した付着物を除去することが可能な現像装置を用いているので、付着物に起因するトナー像の濃度低下を防止することができる。これにより、良好な画質のトナー像が得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る現像装置およびそれを備えた画像形成装置によれば、トナー担持体上に形成された付着物を、付着物の層厚が大きい場合であっても容易に除去することができるので、良好な画質のトナー像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。
【図２】現像装置の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図３】現像装置の現像動作について説明する模式図である。
【図４】現像ローラ上の付着物が残留トナーによって覆われた状態を示す模式図である。
【図５】制御部による除去制御の剥離ステップを説明する模式図である。
【図６】制御部による除去制御の衝突ステップを説明する模式図である。
【図７】制御部による除去制御の掻き取りステップを説明する模式図である。
【図８】制御部による除去制御において第２電圧値のみを変化させた場合の付着物の削れ量を測定した結果を示す図である。
【図９】制御部による除去制御において第２周波数のみを変化させた場合の付着物の削れ量を測定した結果を示す図である。
【図１０】制御部による除去制御において第２電圧値および第２周波数の両方を変化させた場合の付着物の削れ量を測定した結果を示す図である。
【図１１】残留トナーの強制排出を行わず、第２周波数のみを変化させた場合の付着物の削れ量を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。画像形成装置１０は、例えばタンデム式のカラープリンタであり、箱形を呈する装置本体１１を含む。装置本体１１は、内部に、コンピュータ等の外部機器から伝送された画像情報に基づき画像を形成する画像形成部１２と、画像形成部１２によって形成され、用紙Ｐ（シート）に転写された画像に定着処理を施す定着部１３と、転写用の用紙Ｐを貯留する用紙貯留部１４とを含む。装置本体１１の上部には、定着処理後の用紙Ｐが排出される用紙排出部１５が設けられている。
【００２７】
画像形成部１２は、用紙貯留部１４から給紙された用紙Ｐにトナー画像を形成するものであって、本実施形態では、上流側（図１の紙面の右方）から下流側へ向けて順次配設された、マゼンタ色のトナー（現像剤）を用いるマゼンタ用ユニット１２Ｍと、シアン色のトナーを用いるシアン用ユニット１２Ｃと、イエロー色のトナーを用いるイエロー用ユニット１２Ｙと、ブラック色のトナーを用いるブラック用ユニット１２Ｋとを含む。
【００２８】
各ユニット１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，１２Ｋは、感光体ドラム１２１および現像装置１２２を含む。感光体ドラム１２１は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像（可視像）を形成するものであって、図１において反時計方向に回転しつつ対応する現像装置１２２からトナーの供給を受ける。各現像装置１２２は、装置本体１１内に装着された図略のトナーカートリッジからトナーの補給を受ける。
【００２９】
各感光体ドラム１２１の直下位置には、帯電装置１２３が設けられているとともに、各帯電装置１２３の下方位置には露光装置１２４が設けられている。各感光体ドラム１２１は、帯電装置１２３によって周面が一様に帯電され、コンピュータ等から入力された画像データに基づく各色に対応したレーザー光が露光装置１２４から帯電後の感光体ドラム１２１の周面に照射される。これにより、各感光体ドラム１２１の周面に静電潜像が形成される。そして、現像装置１２２が静電潜像にトナーを供給すると、感光体ドラム１２１の周面にトナー像が現像される。
【００３０】
感光体ドラム１２１の上方には、駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間に張設された転写ベルト１２５が配設されている。転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２１に対応して設けられた転写ローラ１２６によって感光体ドラム１２１の周面に押し付けられた状態で、各感光体ドラム１２１と同期しながら駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間を周回する。
【００３１】
駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間であって、従動ローラ１２５ｂ側へ寄った位置にテンションローラ１２５ｃが設けられている。テンションローラ１２５ｃは、転写ベルト１２５に張力を与えるものであり、図略の付勢部材の付勢力で上方に付勢されている。
【００３２】
転写ベルト１２５の周回と共に、転写ベルト１２５の表面に対して、まず、マゼンタ用ユニット１２Ｍの感光体ドラム１２１によるマゼンタのトナー像の一次転写が行なわれる。ついで、転写ベルト１２５におけるマゼンタトナー像の転写位置に、シアン用ユニット１２Ｃの感光体ドラム１２１によるシアンのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれる。以下同様にして、イエロー用ユニット１２Ｙによるイエローのトナー像の転写、およびブラック用ユニット１２Ｋによるブラックのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれる。これにより、転写ベルト１２５の表面にカラーのトナー像が形成される。
【００３３】
各感光体ドラム１２１の図１における左方位置には、感光体ドラム１２１の周面上の残留トナーを除去して清浄化するドラムクリーニング装置１２７が設けられている。ドラムクリーニング装置１２７によって清浄化処理された感光体ドラム１２１の周面は、新たな帯電処理のために帯電装置１２３へ向かう。ドラムクリーニング装置１２７で感光体ドラム１２１の周面から取り除かれた廃トナーは、所定の経路を通って図略のトナー回収ボトルに回収される。
【００３４】
画像形成部１２の図１における左方位置には、上下方向に延びる用紙搬送路１１１が形成されている。用紙搬送路１１１には、適所に搬送ローラ対１１２が設けられており、用紙貯留部１４からの用紙Ｐは、搬送ローラ対１１２の駆動で転写ベルト１２５へ向けて搬送される。また、用紙搬送路１１１には、駆動ローラ１２５ａと対向した位置で転写ベルト１２５の表面と当接した二次転写ローラ１１３（転写部材）が設けられている。二次転写ローラ１１３は転写ベルト１２５の表面との間で転写ニップ部を形成する。用紙Ｐは、転写ニップ部において転写ベルト１２５と二次転写ローラ１１３とに押圧挟持され、これにより、転写ベルト１２５上のトナー像が用紙Ｐに二次転写される。
【００３５】
用紙貯留部１４は、装置本体１１の図１における右側壁に開閉自在に設けられた手差しトレイ１４１と、装置本体１１内における露光装置１２４より下方位置に挿脱可能に装着された用紙トレイ１４２とを含む。用紙トレイ１４２には複数枚の用紙Ｐが積層されてなる用紙束Ｐ１が貯留される。用紙トレイ１４２は、上方に開口した箱体で構成され、用紙束Ｐ１が貯留可能になっている。用紙トレイ１４２に貯留された用紙束Ｐ１の最上位の用紙Ｐは、ピックアップローラ１４３の駆動で用紙搬送路１１１へ向けて１枚ずつ繰り出される。用紙トレイ１４２から繰り出された用紙Ｐは、搬送ローラ対１１２の駆動で用紙搬送路１１１を通って前記転写ニップ部へ向けて搬送される。
【００３６】
定着部１３は、二次転写された用紙Ｐ上のトナー像に対して定着処理を施す。定着部１３は、内部に加熱源である通電発熱体を有する加熱ローラ１３１と、加熱ローラ１３１と対向配置された定着ローラ１３２と、定着ローラ１３２および加熱ローラ１３１間に張設された定着ベルト１３３と、定着ベルト１３３を介して定着ローラ４０と対向配置された加圧ローラ１３４とを含む。定着部１３へ供給された用紙Ｐは、加圧ローラ１３４と高温の定着ベルト１３３との間を通過しながら定着ベルト１３３からの熱を得て定着処理が施される。定着処理の完了したカラー印刷済みの用紙Ｐは、定着部１３の上部から延設された排紙搬送路１１４を通って用紙排出部１５の排紙トレイ１５１へ向けて排出される。
【００３７】
図２は、現像装置１２２の内部構造を概略的に示す断面図である。現像装置１２２は、該現像装置１２２の内部空間を画定する現像容器４０を含む。現像装置１２２は、現像容器４０内に、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留すると共に、現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能とされた現像剤貯留部４１と、現像剤貯留部４１の上方に配置されたマグネットローラ４２（現像剤担持体）と、マグネットローラ４２の斜め上方位置でマグネットローラ４２に対向配置された現像ローラ４３（トナー担持体）と、マグネットローラ４２に対向配置された現像剤規制ブレード４４（規制部材）とを含む。
【００３８】
現像剤貯留部４１は、現像装置１２２の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室４１ａ，４１ｂから構成されており、現像剤貯留室４１ａ，４１ｂは、現像容器４０に一体に形成された仕切り板４７によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。また、各現像剤貯留室４１ａ，４１ｂには、回転により現像剤を攪拌するスクリューフィーダ４５，４６が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ４５，４６は、回転方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤貯留室４１ａおよび現像剤貯留室４１ｂ間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、トナーとキャリアとが混合され、トナーが例えばマイナスに帯電される。
【００３９】
マグネットローラ４２は、現像装置１２２の長手方向に延びるように配設されており、図２では時計回りに回転可能である。マグネットローラ４２の内部には、固定式の所謂磁石ロール（図示せず）が配置されている。磁石ロールは複数の磁極を有しており、例えば汲上極５０、規制極５１、主極５２を有する。汲上極５０は現像剤貯留部４１に対向し、規制極５１は現像剤規制ブレード４４に対向し、主極５２は現像ローラ４３に対向している。
【００４０】
マグネットローラ４２は、汲上極５０の磁力によって現像剤貯留部４１から現像剤を周面４８上に磁気的に汲み上げる。汲み上げられた現像剤は、マグネットローラ４２の周面４８上に磁気的に現像剤層（磁気ブラシ層）として保持され、マグネットローラ４２の回転に伴って現像剤規制ブレード４４に向けて搬送される。
【００４１】
現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の回転方向から見て現像ローラ４２よりも上流側に位置し、マグネットローラ４２の周面４８に磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像容器４０の適所に固定された所定の支持部材５４によって支持されている。また、現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の周面４８との間で所定の寸法の規制ギャップＧを形成する規制面５３（つまり現像剤規制ブレード４４の先端面）を有する。
【００４２】
磁性材料から形成された現像剤規制ブレード４４は、マグネットローラ４２の規制極５１によって磁化されて、現像剤規制ブレード４４の規制面５３と規制極５１との間に、つまり規制ギャップＧにおいて磁路が形成される。汲上極５０によってマグネットローラ４２の周面４８上に付着した現像剤層がマグネットローラ４２の回転に伴って規制ギャップＧ内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップＧにおいて規制されて、周面４８上に、所定厚さの均一な現像剤層が形成される。
【００４３】
現像ローラ４３は、現像装置１２２の長手方向に延びるように、かつマグネットローラ４２に対して平行に延びるように配設されており、図２では時計回りに回転可能である。現像ローラ４３およびマグネットローラ４２は駆動源Ｍによって回転される。現像ローラ４３の周面５５（担持面）とマグネットローラ４２の周面４８との間には、所定の寸法の隙間Ｓが形成されている。隙間Ｓは例えば約１３０μｍに設定されている。現像ローラ４３は、現像容器４０に形成された開口を通して感光体ドラム１２１に臨むように配設されており、周面５５と感光体ドラム１２１の周面との間にも所定の寸法の隙間が形成されている。
【００４４】
次に、図３を参照して現像装置１２２の現像動作について説明する。現像装置１２２は、現像動作を制御するために、第１印加手段５６と、第２印加手段５７と、第１印加手段５６および第２印加手段５７を制御する制御部Ｕとをさらに含む。同図に示すように、第１印加手段５６は、直列に接続された直流電圧源６１と交流電圧源６２とを有し、マグネットローラ４２に接続されている。直流電圧源６１から出力された直流バイアスに交流電圧源６２から出力された交流バイアスが重畳されてマグネットローラ４２に印加される。また、第２印加手段５７は、直列に接続された直流電圧源６３と交流電圧源６４とを有し、現像ローラ４３に接続されている。直流電圧源６３から出力された直流バイアスに交流電圧源６４から出力された交流バイアスが重畳されて現像ローラ４２に印加される。
【００４５】
現像装置１２２が感光体ドラム１２１の周面上にトナー像を現像する現像時において、制御部Ｕによる制御によってマグネットローラ４２および現像ローラ４３に印加される直流バイアスおよび交流バイアスは以下のように設定されている。マグネットローラ４２に印加される直流バイアスは＋３００〜５００Ｖであり、現像ローラ４３に印加される直流バイアスは＋１００Ｖである。マグネットローラ４２および現像ローラ４３間の電位差を２００〜４００Ｖの範囲内に設定することが適正である。また、マグネットローラ４２に印加される交流バイアス（Ｖｐｐ）は、電圧値が＋３００〜５００Ｖで周波数が２〜４ｋＨｚである。現像ローラ４３に印加される交流バイアス（第１バイアス）（Ｖｐｐ）は、電圧値が例えば＋１．４ｋＶ（第１電圧値）で周波数が例えば４．２ｋＨｚ（第１周波数）とされている。
【００４６】
マグネットローラ４２の周面４８上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード４４によって層厚が均一に規制された後、マグネットローラ４２の回転に伴って現像ローラ４３に向けて搬送され、磁気ブラシ層中の多数の磁気ブラシＤＢが回転中の現像ローラ４３の周面５５に接触する。このとき、制御部Ｕは、第１印加手段５６および第２印加手段５７を制御して上記設定の直流バイアスおよび交流バイアスをマグネットローラ４２および現像ローラ４３のそれぞれに印加することにより、マグネットローラ４２の周面４８と現像ローラ４３の周面５５との間に所定の電位差を生じさせている。この電位差により、周面４８と周面５５との対向位置において（主極５２（図２）と周面５５との対向位置において）磁気ブラシＤＢからトナーＴのみが周面５５に移動し、磁気ブラシＤＢのキャリアＣは周面４８上に残る。これにより、現像ローラ４３の周面５５上に所定厚さのトナー層ＴＬが担持される。
【００４７】
周面５５上のトナー層ＴＬは、現像ローラ４３の回転に伴って感光体ドラム１２１の周面に向けて搬送される。感光体ドラム１２１にも、重畳された状態の直流電圧と交流電圧が印加されているので、感光体ドラム１２１の周面と現像ローラ４３の周面５５との間には所定の電位差が生じている。この電位差により、トナー層ＴＬのトナーＴが感光体ドラム１２１の周面に移動する。これにより、感光体ドラム１２１の周面上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
【００４８】
トナー層ＴＬ中のトナーＴのうち、感光体ドラム１２１に移動せず、周面上に残留している残留トナーＲＴは、現像ローラ４３の回転に伴って周面５５とマグネットローラ４２の周面４８との対向位置に搬送されたとき、磁気ブラシＤＢによって回収される。回収したトナーＲＴを有する磁気ブラシＤＢは、マグネットローラ４２の回転に伴って主極５２よりも下流側に搬送されると、前記磁石ロールの剥離極（図示せず）の磁力によって周面４８から剥離し、現像剤貯留部４１（図２）に戻される。
【００４９】
ところで、上記構成の現像装置１２２は、シリカ等の外添剤が付着したトナーＴを用いてトナー像を形成する。シリカ等の外添剤はトナーＴに帯電性を付与する。現像剤貯留部４１においてトナーＴとキャリアＣとが混合攪拌されたとき、この外添剤によってトナーＴが帯電する。外添剤は、現像装置１２２が長期間にわたって使用されたときや、現像装置１２２が高印字率で連続的に現像動作を行ったときにトナーＴから剥がれやすく、現像ローラ４３の周面５５上に薄膜状の付着物を形成する。
【００５０】
現像ローラ４３の周面５５上の残留トナーＲＴは、全てが磁気ブラシＤＢによって回収されるわけではなく、回収されずに周面５５上に残った残留トナーＲＴは、図４に示すように付着物ＡＤを覆ってしまう。そのため、磁気ブラシＤＢが付着物ＡＤに接触する力が弱まり、付着物ＡＤを周面５５から掻き取ることができない。
【００５１】
付着物ＡＤが掻き取られずに周面５５上に残ると、周面５５の抵抗が上昇し、該周面５５に電荷が溜まる。そのため、現像ローラ４３の電位が見かけ上変動する。これにより、現像ローラ４３とマグネットローラ４２との間の電位差が小さくなって、現像ローラ４３は磁気ブラシ層からトナーＴを十分に受け取ることができない。その結果、感光体ドラム１２１上に形成されるトナー像の濃度が低下するという問題が発生する。
【００５２】
本実施形態では、付着物ＡＤに起因してトナー像の濃度低下を防止するために、制御部Ｕは、付着物ＡＤを除去する除去制御を行うように構成されている。除去制御は、現像装置１２２が感光体ドラム１２１の周面上にトナー像を現像しない非現像時に行われる。非現像時とは、ある印字動作と次の印字動作との間の期間、いわゆる紙間時、全ての印字動作の終了後、印字動作の開始前等である。以下、除去制御について図５〜図７を参照しながら説明する。
【００５３】
除去制御では、概略的にいうと、剥離ステップ、衝突ステップ、掻き取りステップが順次行われる。剥離ステップでは、現像ローラ４３の周面５５上の残留トナーＲＴが強制的に剥離され、外部に排出される。衝突ステップでは、磁気ブラシＤＢ中のトナーＴを付着物ＡＤに衝突させる。掻き取りステップでは、付着物ＡＤが磁気ブラシＤＢによって掻き取られる。図５は剥離ステップを説明する模式図であり、図６は衝突ステップを説明する模式図であり、図７は掻き取りステップを説明する模式図である。
【００５４】
まず、剥離ステップは次のようにして行われる。すなわち、制御部Ｕは、現像ローラ４３の周面５５上の残留トナーＲＴが周面５５から剥離して感光体ドラム１２１に移動する程度の電位差が現像ローラ４３と感光体ドラム１２１との間で生じるよう、第２印加手段５７を制御する。剥離ステップにより、付着物ＡＤを覆っていた残留トナーＲＴは感光体ドラム１２１に移動するので、付着物ＡＤは露出した状態となる。剥離ステップでは、現像ローラ４３を少なくとも１回転させる。これにより、周面５５上の残留トナーＲＴを完全に感光体ドラム１２１に移動させることができる。現像ローラ４３の回転は、制御部Ｕが駆動源Ｍを制御することで行われる。本実施形態では、第２印加手段５７が残留トナーＲＴを現像装置１２２の外部に排出させる剥離手段を構成している。
【００５５】
次に、制御部Ｕは衝突ステップを行う。制御部Ｕは、まず、駆動源Ｍを制御してマグネットローラ４２および現像ローラ４３を回転させることにより、磁気ブラシＤＢを現像ローラ４３の周面５５に接触させる。そして、制御部Ｕは、第２印加手段５７を制御して、第１バイアス（交流バイアス）のうち、電圧値および周波数のうちの少なくとも一方を現像時よりも高くした第２バイアスを現像ローラ４３に印加する。すなわち、制御部Ｕは、電圧値が現像時の第１電圧値（１．４ｋＶ）よりも高い第２電圧値（例えば１．７ｋＶ）または周波数が現像時の第１周波数（４．２ｋＨｚ）よりも高い第２周波数（例えば８ｋＨｚ）となるように第２印加手段５７を制御する。なお、このとき、制御部Ｕは、第１印加手段５６も制御して、マグネットローラ４２と現像ローラ４３との間に電位差を生じさせることにより、磁気ブラシＤＢ中のトナーＴが現像ローラ４３に移動し易い状態を作り出している。
【００５６】
電圧値を第１電圧値よりも高い第２電圧値とした場合、現像ローラ４３の周面５５と磁気ブラシ層との間の電界強度が現像時よりも大きくなる。そのため、磁気ブラシＤＢ中のトナーＴが、露出した付着物ＡＤに強く衝突する。これにより、付着物ＡＤは周面から剥がれやすい状態となる。
【００５７】
一方、周波数を第１周波数よりも高い第２周波数とした場合、磁気ブラシ層中のトナーＴが周面５５と磁気ブラシ層との間で往復移動する往復回数が現像時よりも増加する。そのため、磁気ブラシ層中のトナーＴを、露出した付着物ＡＤに衝突させることができる回数が増加する。これにより、付着物ＡＤは周面５５から剥がれやすい状態となる。なお、図６では、トナーＴの動作を明確に図示するために磁気ブラシＤＢを省略している。
【００５８】
最後に、制御部Ｕは掻き取りステップを行う。すなわち、制御部Ｕによる駆動源Ｍの制御によってマグネットローラ４２は回転しているので、周面４８上の多数の磁気ブラシＤＢが、剥がれやすい状態となった付着物ＡＤに連続的に接触する。これにより、付着物ＡＤは磁気ブラシ層によって容易に現像ローラ４３の周面５５から掻き取られる。
【００５９】
以上説明したように、制御部Ｕによる除去制御によって付着物ＡＤを現像ローラ４３の周面５５から除去することができるので、現像時において周面５５上に十分な層厚のトナー層ＴＬを形成することができる。その結果、トナー像のトナー濃度低下が防止され、良好な画質のトナー像が形成される。
【００６０】
上記した除去制御では、第１バイアスの電圧値および周波数のうちの一方を現像時よりも高くした場合につき説明したが、電圧値を第２電圧値とし、かつ周波数を第２周波数としたうえで、除去制御を行ってもよい。この場合、衝突強度の高いトナーＴを付着物ＡＤに多数回衝突させることができるという相乗効果が得られる。これにより、付着物ＡＤを周面５５から一層容易に掻き取ることができる。
【００６１】
本実施形態では、除去制御は、特に、印字率が低いトナー像が連続的に所定回数現像された後に行うように構成されている。マグネットローラ４２が汲み上げた現像剤は、低印字率の現像動作時のほうが高印字率の現像動作時よりも現像剤規制ブレード４４によって規制される機会が多く、その分、規制時のストレスに曝される。そのため、現像剤は低印字率の現像動作時において劣化しやすい。劣化した現像剤では、良好な画質のトナー像を得ることができない。しかしながら、除去制御を低印字率の現像動作の後に行うことで、現像ローラ４３の周面５５上の残留トナーＲＴに含まれる劣化したトナーを、剥離ステップにおいて外部に排出することができる。これにより、劣化したトナーが現像に用いられる量を低減することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、残留トナーＲＴを現像ローラ４３の周面５５から剥離させて外部に排出する剥離手段を第２印加手段５７で構成しているので、残留トナーＲＴを除去制御において除去するための専用の部材を別途用いる必要がない。
【００６３】
次に、上記説明した除去制御を行って付着物を除去した実験について説明する。実験では、除去制御によって除去された付着物の削れ量を測定した。実験を行うにあたり、層厚が３０μｍの付着物を現像ローラ４３の周面５５に付着させ、現像ローラ４３の周面５５とマグネットローラ４２の周面４８との間の隙間Ｓを１３０μｍに設定し、現像ローラ４３およびマグネットローラ４２の回転速度をそれぞれ４００ｍｍ／ｓｅｃおよび６００ｍｍ／ｓｅｃに設定したうえで、第２電圧値を、１．３〜１．９ｋＶの範囲で変化させると共に、第２周波数を、４．０〜１０．０ｋＨｚの範囲で変化させて、付着物の削れ量を測定した。
【００６４】
図８は、制御部Ｕによる除去制御において第２電圧値のみを変化させた場合の付着物の削れ量を測定した結果を示す図である。図９は、制御部Ｕによる除去制御において第２周波数のみを変化させた場合の付着物の削れ量を測定した結果を示す図である。図１０は、制御部Ｕによる除去制御において第２電圧値および第２周波数の両方を変化させた場合の付着物の削れ量を測定した結果を示す図である。一方、図１１は、残留トナーの強制排出を行わず、第２周波数のみを変化させた場合の付着物の削れ量を測定した結果を示す図である。
【００６５】
図８に示すように、第２電圧値を現像動作時の第１電圧値（１．４ｋＶ）よりも高い１．５ｋＶや１．７ｋＶに設定したとき、削れ量が大きいことが確認された。また、第２電圧値を１．７ｋＶに設定したときのほうが１．５ｋＶに設定したときよりも削れ量が大きかった。一方、第２電圧値を第１電圧値よりも小さい１．３ｋＶに設定したとき、削れ量が小さいことが確認された。また、第２電圧値を１．９ｋＶに設定したとき、放電現象の発生が確認された。
【００６６】
また、図９に示すように、第２周波数を現像動作時の第１周波数（４．２ｋＨｚ）よりも高い６．０ｋＨｚや８．０ｋＨｚに設定したとき、削れ量が大きいことが確認された。また、第２周波数を８．０ｋＨｚに設定したときのほうが６．０ｋＨｚに設定したときよりも削れ量が大きかった。一方、第２周波数を第１周波数よりも小さい４．０ｋＨｚに設定したとき、削れ量が小さいことが確認された。また、第２周波数を１０．０ｋＨｚに設定したとき、削れ量が小さいことが確認された。第２周波数を第１周波数よりも大幅に大きい１０．０ｋＨｚに設定したにも関わらず削れ量が小さかった理由としては、周波数が１０．０ｋＨｚ付近に達すると、トナーが現像ローラ４３の周面５５と磁気ブラシ層との間で往復移動する回数が増加するものの、トナーが実際には付着物に接触しなかったためと考えられる。
【００６７】
また、図１０に示すように、第２電圧値が第１電圧値よりも高く設定される共に、第２周波数が第１周波数よりも高く設定された場合、すなわち、第２電圧値が１．５ｋＶに設定され、第２周波数が６．０〜８．０ｋＨｚに設定された場合や、第２電圧値が１．７ｋＶに設定され、第２周波数が６．０〜８．０ｋＨｚに設定された場合、付着物の削れ量が極めて大きくなることが確認された。また、第２電圧値が第１電圧値よりも小さい１．３ｋＶに設定されても、第２周波数が第１周波数よりも高い６．０〜８．０ｋＨｚに設定されていれば、十分な削れ量が得られることが確認された。さらに、第２周波数が第１周波数よりも小さい４．０ｋＨｚに設定されても、第２電圧値が第１電圧値よりも高い１．５〜１．７ｋＶに設定されていれば、十分な削れ量が得られることが確認された。
【００６８】
一方、図１１に示すように、第２周波数を第１周波数よりも高い６．０〜８．０ｋＨｚに設定しても、残留トナーを現像ローラ４３の周面５５から剥離させて強制的に外部に排出する剥離ステップを行わないと、十分な削れ量が得られないことが確認された。図１１の結果から、十分な削れ量を得るためには、剥離ステップを行って付着物を露出させる必要があることが確認された。
【符号の説明】
【００６９】
１０  画像形成装置
４２  マグネットローラ（現像剤担持体）
４３  現像ローラ（トナー担持体）
４８  周面
５５  周面（担持面）
５６  第１印加手段
５７  第２印加手段
１２１  感光体ドラム
１２２  現像装置
ＡＤ  付着物
Ｃ  キャリア
ＤＢ  磁気ブラシ
Ｍ  駆動源
ＲＴ  残留トナー
Ｓ  隙間
Ｔ  トナー
ＴＬ  トナー層
Ｕ  制御部
【図１】
0005399337.tif 000002
【図２】
0005399337.tif 000003
【図３】
0005399337.tif 000004
【図４】
0005399337.tif 000005
【図５】
0005399337.tif 000006
【図６】
0005399337.tif 000007
【図７】
0005399337.tif 000008
【図８】
0005399337.tif 000009
【図９】
0005399337.tif 000010
【図１０】
0005399337.tif 000011
【図１１】
0005399337.tif 000012